12. Электронные логические элементы. Одноразрядный сумматор на триггерах.

Все основные правила выполнения арифметических действий над числами, выраженными в десятичной системе счисления, остаются применимы к действиям над числами, выраженными в двоичной системе счисления. Покажем это на примере действия сложения.

Пусть необходимо сложить числа 0101 и 0110, записанные в двоичной системе счисления. Поскольку достоинство первого числа в десятичной системе счисления составляет 2°+2²=5, а достоинство второго числа 2¹+2²=6, то результат суммирова­ния должен быть равным в десятичной системе счисления 5+6=11.

Теперь произведем сложение заданных двух чисел по обычному правилу сложения:

При выполнении этого действия мы учли, что сложение цифр третьего разряда 1 + 1 дает число, достоинство которого соответ­ствует единице в четвертом разряде. Полученный результат в десятичной системе счисления равен 2⁰+2¹+2³=11, что и под­тверждает применимость обычных правил сложения к операции сложения чисел, выраженных в двоичной системе счисления. Это относится в полной мере и к действиям вычитания, умножения и др.

Арифметические устройства ЭВМ могут производить любые действия над числами, решать любые задачи; подчиняющиеся математической логике.

Но в этом параграфе мы ограничимся рассмотрением схемы и принципа действия одноразрядного сумматора на триггерах.

Одноразрядный сумматор должен выполнять следующие дей­ствия:

при переносе числа 1 в следующий разряд.

В последнем случае перенос единицы в следующий разряд означает, что сумма содержит две единицы.

Схема одноразрядного сумматора (рис. 160) содержит два триггера.

Триггеры, используемые в сумматоре, отличаются от триггеров, из которых могут быть составлены элементы памяти тем, что у них нет индивидуальных выходов; имеются лишь общие выходы сумматора в целом.

41. Условные обозначения полупроводниковых приборов: биполярный транзистор p-n-p и n-p-n типов, полевые транзисторы.

Тип прибора				Условное графическое обозначение (УГО)
Биполярные	Биполярный p-n-p типа
	Биполярный n-p-n типа
Полевые	С управляющим p-n переходом	С каналом p-типа
		С каналом n-типа
	С изолированным затвором МОП транзисторы	С встроенным каналом	Встроенный канал p-типа
			Встроенный канал n-типа
		С индуцированным каналом	Индуцированный канал p-типа
			Индуцированный канал n-типа

Билет 13

13. Источники стабильного тока.

Для смещения и стабилизации режимов ИС широко используют генераторы стабильного тока (ГСТ): для стабилизации режимов и в качестве активной нагрузки усилительных каскадов; в качестве ИП эмиттеров Т дифференциальных усилителей; в интеграторах, генераторах пилообразного напряжения и т.д. Под ГСТ понимают двухполюсник, ток через который практически не зависит от приложенного напряжения. Если на такой двухполюсник подать сумму постоянного и переменного напряжений, то его сопротивление для переменной составляющей будет высоким. Сопротивление для постоянной составляющей обычно требуется небольшое. Важнейшими параметрами ГСТ являются выходное сопротивление (в идеале ), выходной постоянный ток и рабочий диапазон – диапазон выходного напряжения, в котором ГСТ сохраняет свои свойства.

42. Практическая работа: "Сборка усилителя напряжения на полупроводниковом триоде".

Билет 14

14. Генераторы гармонических колебаний. Основные понятия условия самовозбуждения и стационарности.

Генераторы гармонических колебаний представляют собой электронные устройства, формирующие на своем выходе периодические гармонические колебания при отсутствии входного сигнала. Генерирование выходного сигнала осуществляется за счет энергии источника питания. Со структурной точки зрения генераторы представляют собой усилители электрических сигналов, охваченные ПОС.

Рис.5.1 Структурная схема генератора гармонических колебаний

43. Структурная схема вычислительной микропроцессорной системы.

Билет 15

15. Электронные генераторы. LC - и RC - генераторы.

5.2 Генератор LC-типа.

Такой генератор строят на основе усилительного каскада на транзисторе, включая в его коллекторную цепь колебательный контур. Для создания ПОС используется трансформаторная связь между обмотками. генераторы, также как и избирательные усилители применяют в области высоких частот, когда требуются небольшие величины L и имеется возможность обеспечить высокую добротность контура. А на низких и инфранизких частотах, когда построение генератора затруднительно, используют RС цепи тех же типов, что и для избирательных усилителей.

44. Условные обозначения полупроводниковых приборов: динистор, тринистор.

Рис.5. Условные графические обозначения тиристоров: а — общее обозначение (динистор); б — тринистор; в — полностью управляемый тиристор; г — симмистор

Билет 16

16. Триггеры. Элемент памяти ЭВМ на триггерах.

в ЭВМ используется двоичная система счисления, в которой в каждом разряде числа может быть од­на из двух цифр—0 или 1, причем эти цифры кодируются отсутствием электрического импульса или его наличием соответ­ственно.

Очевидно, что для запоминания одного разряда числа доста­точно одного триггера, на вход которого это число подается в закодированном виде как отсутствие или наличие отрицательного импульса. Если триггер был предварительно приведен в начальное состояние, то после подачи на его вход одноразрядного числа он либо останется в этом состоянии, либо перейдет в рабочее со­стояние. Приобретенное состояние триггер будет сохранять ограниченно долго, т. е. таким образом осуществляется запо­минание цифры.

Итак, триггер можно использовать как элемент памяти, способный зафиксировать и хранить одноразрядное число (0 или 1), поданное на основной вход в закодированной форме (в форме отсутствия или наличия отрицательного им­пульса) . Из триггера также легко может быть извлечена хра­нящаяся в нем информация (считывание).

Из нескольких триггеров можно составить элемент памяти (регистр), способный зафиксировать и хранить многоразрядное число, выраженное в двоичной системе счисления.

45. Практическая работа

Билет 17

17. Генераторы импульсов (мультивибраторы)

В рассмотренных генераторах синусоидального напряжения тран-шсторы работают в усилительном режиме. В отличие от них в ге­нераторах импульсов транзисторы работают в ключевом режиме.

Мультивибраторы — импульсные генераторы с положительной обратной связью, в которых усилительные элементы (транзисто­ры, операционные усилители) работают в ключевом режиме.

Мультивибраторы не имеют ни одного состояния устойчивого равновесия, поэтому относятся к классу автоколебательных гене­раторов и выполняются на дискретных транзисторах, интеграль­ных логических элементах и на операционных усилителях.

На рис. 8.39, а приведена схема мультивибратора на операци­онном усилителе. С помощью делителя напряжения R2, R1 осуще­ствляется положительная обратная связь с выхода ОУ на неинвер-тирующий вход (Вх.2), а RC-контур в цепи инвертирующего вхо­да является времязадающим элементом. Операционный усилитель работает в ключевом режиме и выполняет роль схемы сравнения.

46. Схематическое изображение электронного диодного ключа.

Билет 18

18. Электронные усилители (многокаскадные усилители).

Усилителем называется устройство, предназначенное для по­вышения напряжения, тока или мощности входного сигнала. В ли­нейном усилителе входной сигнал усиливается без искажения его формы.

Повышение мощности сигнала на выходе усилителя достига­ется преобразованием энергии источника питания постоянного тока в энергию усиливаемого сигнала.

Такое преобразование энергии осуществляется с помощью ак-гинных компонентов — транзисторов или электронных ламп. Со-иинк шснно усилители подразделяются на полупроводниковые и шмиовые. В настоящее время применяются в основном полупро-иолмиковые усилители в интегральном исполнении.

И общем случае электронные усилители являются многокас­кадными устройствами. Отдельные каскады связаны между собой цепями, по которым передается усиливаемый сигнал. Каскады вы­полняют по схеме с общим эмиттером и общим истоком, с об-|мим коллектором и общим стоком, с общей базой и общим за-июром (см. табл. 8.1).

47. Выполните следующие действия: 0+0=?, 0+1=?.

Билет 19

19. Операционные усилители.

Операционным усилителем называется устройство, предназначенное для выполнения мате-

матических операций с аналоговыми сигналами, имеющее исключительно высокий коэф-

фициент усиления, очень большое входное и малое выходное сопротивление и выполнен-

ное в микроэлектронном исполнении.

Операционный усилитель включает в свой состав один или несколько дифференциальных

каскадов УПТ, генератор стабильного тока для питания этих каскадов и выходные эмиттерные

повторители для увеличения входного и уменьшения выходного сопротивления.

48. Практическая работа

Билет 20

20. Обратные связи в усилителях. Специализированые и интегральные усилители.

Отрицательная обратная связь - это процесс передачи выходного сигнала обратно на вход, при котором погашается часть входного сигнала. Может показаться, что это глупая затея, которая приведет лишь к уменьшению коэффициента усиления. Действительно, отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент усиления, но при этом она улучшает другие параметры схемы, например устраняет искажения и нелинейность, сглаживает частотную характеристику (приводит ее в соответствие с нужной характеристикой), делает поведение схемы предсказуемым. Чем глубже отрицательная обратная связь, тем меньше внешние характеристики усилителя зависят от характеристик усилителя с разомкнутой обратной связью (без ОС), и в конечном счете оказывается, что они зависят только от свойств самой схемы ОС. Операционные усилители обычно используют в режиме глубокой обратной связи, а коэффициент усиления по напряжению в разомкнутой петле ОС (без ОС) достигает в этих схемах миллиона.

Цепь ОС может быть частотно-зависимой, тогда коэффициент усиления будет определенным образом зависеть от частоты; если же цепь ОС является амплитудно-зависимой, то усилитель обладает нелинейной характеристикой. Обратную связь можно использовать для формирования источника тока или источника напряжения, с ее помощью можно получить очень большое или очень малое входное сопротивление. Вообще говоря, тот параметр, по которому вводится обратная связь, с ее помощью улучшается. Например, если для обратной связи использовать сигнал, пропорциональный выходному току, то получим хороший источник тока.

Обратная связь может быть и положительной; ее используют, например в генераторах. Как ни странно, она не столь полезна, как отрицательная ОС. Скорее она связана с неприятностями, так как в схеме с отрицательной ОС на высокой частоте могут возникать достаточно большие сдвиги по фазе, приводящие к возникновению положительной ОС и нежелательным автоколебаниям. Для того чтобы эти явления возникли, не нужно прикладывать большие усилия, а вот для предотвращения нежелательных автоколебаний прибегают к методам коррекции.